(57)【要約】【課題】ポリエチレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物から、ポリエステルの有効成分を回収する際に、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックを効率良く工程内から除去する方法を提供すること。【解決手段】ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレート以外の異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールで解重合した後、解重合反応液よりも比重の小さい異種プラスチックを解重合反応液面近傍に浮遊させ、該低比重異種プラスチックを該解重合反応槽の特定箇所に集積させ、次いでまとめて解重合反応槽外に抜き出すポリエステル廃棄物からの異種プラスチックの除去方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレート以外の異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールで解重合した後、
解重合反応液よりも比重の小さい異種プラスチックを解重合反応液面近傍に浮遊させ、該低比重異種プラスチックを該解重合反応槽の抜き出し口近くに集め、次いで解重合反応槽外に抜き出す、
ことを特徴とするポリエステル廃棄物からの異種プラスチックの除去方法。
【請求項２】
解重合反応槽の抜き出し口近くに集める操作を、解重合反応液全体を撹拌する液流とは異なる液流若しくは気流と、解重合反応液全体を撹拌する液流を共存させながら行う請求項１記載の除去方法。
【請求項３】
解重合反応槽の抜き出し口近くに集める操作を、解重合反応液全体を撹拌する液流を停止し、解重合反応液全体を撹拌する液流とは異なる液流若しくは気流により行う請求項１記載の除去方法。
【請求項４】
該解重合反応液全体を撹拌する液流とは異なる液流若しくは気流が、邪魔板、撹拌、若しくは気泡により発生する液流、または該解重合反応槽の外部からの液流若しくは気流からなる群から選ばれる少なくとも１種の液流若しくは気流である請求項２または３に記載の除去方法。
【請求項５】
ポリアルキレンテレフタレートがポリエチレンテレフタレートである請求項１〜４のいずれかに記載の除去方法。
【請求項６】
アルキレングリコールがエチレングリコールである請求項１〜５のいずれかに記載の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエチレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物からポリエステルの有効成分を回収する方法に関する。さらに詳しくは、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックを解重合の液面に浮遊させ、更に解重合槽の特定箇所に集めて、効率良く工程内から除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンテレフタレートは、その化学的安定性が優れていることから、繊維、フイルム、樹脂などの生活関連資材、飲料水、炭酸飲料用ボトル等の食品分野などでの使用が急速に増大している。
【０００３】
しかしながら、上記のような使用量の増大に伴って大量に発生する、使用済みポリエチレンテレフタレート（特に使用済みの飲料用ボトル）、およびポリエチレンテレフタレート製造段階で発生する品質不適格品（以下、これらを「ポリエステル廃棄物」と略称することがある。）の処理は、大きな社会問題となっている。
【０００４】
上記の問題に対して、ポリエステル廃棄物をモノマーに変換・回収し、このモノマーを原料にして再度重合反応によってポリエチレンテレフタレートを製造し再利用する、いわゆるケミカルリサイクルが検討されている。この方法は、基本的にロスの無い循環再使用が可能な方法であり、資源の再利用が可能となる。
【０００５】
すなわち、回収されたポリエステル廃棄物をエチレングリコールで解重合反応し、次いでメタノールを用いてエステル交換反応を行い、更に分離精製することによりテレフタル酸ジメチルおよびエチレングリコールとして回収することができる。その結果、資源の有効利用、トータルコストの低下につながる。
【０００６】
例えばポリエチレンテレフタレートにエチレングリコールを過剰に加えて加熱し、解重合反応によりビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート及び末端にβ−ヒドロキシエチルエステル基を含む低重合体の混合物を得る。次に、該混合物に過剰のメタノールを加え、触媒の存在下、置換エステル化反応することによりテレフタル酸ジメチルを回収する方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
また、本出願人も別に、ポリエステル廃棄物からテレフタル酸ジメチル及びエチレングリコールを分離回収する方法を提案した（例えば特許文献２参照。）。該方法では、異物成分を含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールにより解重合し、次いでメタノールでエステル交換反応してテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとを回収するに際し、解重合反応液中に含まれる固形異物のうち、この溶液の表面に浮遊している固形異物、例えば、ポリオレフィン等が浮遊選別により除去されている。しかしながら、該解重合反応槽からの固形異物除去方法に関する具体的な記載はなく、ポリオレフィン等を解重合反応槽から除去するには、多大な労力と時間を要するとともに、解重合槽内から完全に除去できないという問題がある。
【０００８】
更に、ケミカルリサイクルによってポリエステル廃棄物を処理する場合、ポリエステル廃棄物、特に飲料用ボトルに含まれる異物を取り除くことが重要となる（例えば特許文献２参照。）。従来、飲料用ボトルに含まれるキャップやラベル等の異物は、手作業や水を用いた比重分離により除去されていた。しかし、手作業であれば大量処理が困難でありまた経済的に好ましくなく、水を用いた比重分離な方法では、水より比重の大きな物質は実質上分離不可能である。
【０００９】
一方、該異種プラスチックの完全な除去ができないとリサイクル工程内に異種プラスチックが混入することとなる。異種プラスチックは高温条件で一部溶融し、リサイクル工程内の機器への付着や肥大化することにより、配管の閉塞などのトラブルが発生するという問題点がある。
【００１０】
【特許文献１】
特公昭４３−２０８８号公報
【００１１】
【特許文献２】
国際公開第０１／３０７２９号パンフレット
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題点を解消し、ポリエステル廃棄物中に含まれる異物を解重合槽にて効率良く分離除去し、且つケミカルリサイクル工程内での異物によるトラブルを防止する方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記従来技術に鑑み、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし、ポリアルキレンテレフタレート以外の異種プラスチックを含むポリエステル廃棄物をアルキレングリコールで解重合した後、
解重合反応液よりも比重の小さい異種プラスチックを解重合反応液面近傍に浮遊させ、該低比重異種プラスチックを該解重合反応槽の抜き出し口近くに集め、次いで解重合反応槽外に抜き出すポリエステル廃棄物からの異種プラスチックの除去方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、実施例などを使用して説明する。なお、これらの実施例など及び説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
【００１５】
本発明の除去方法において、ポリアルキレンテレフタレートとはテレフタル酸もしくはその誘導体とアルキレングリコールから当業者が通常の製造方法で得ることができるポリアルキレンテレフタレートを指す。また「ポリアルキレンテレフタレートを主成分とし」とは後述のポリエステル廃棄物中、８０重量％以上がポリアルキレンテレフタレートであることを示す。またポリエステル廃棄物中のポリエステルとはポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートが具体的にあげられるが、市場の流通及び経済性の面よりポリエチレンテレフタレートが多く使用されておりかつ好ましく用いられる。また解重合反応にはアルキレングリコールを用いるのが好ましいが、そのアルキレングリコールとは具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール等が挙げられるが、これらのなかでもエチレングリコールを用いるのが好ましい。この解重合反応に用いるアルキレングリコールとポリアルキレンテレフタレートを構成するアルキレン基は同じ基であることが好ましいが、異なる基であっても本発明の目的を達成することが出来る。
【００１６】
本発明の方法においては、ポリエステル廃棄物は一般に水洗浄及び粗粉砕などの前処理を施し、解重合反応に適した形状にしてから解重合反応槽に投入し、解重合することが好ましい。本発明の方法を回分方式で実施する場合においては、前記ポリエステル廃棄物を、ポリエステル解重合触媒を含みアルキレングリコールが主成分である溶液中に投入して、１５０〜１９０℃の温度、０．１〜０．５ＭＰａの圧力下において解重合反応を行う。するとアルキレングリコールとポリエステル廃棄物は解重合反応液となる。この解重合反応液となるのはポリエステル廃棄物中のポリエステルが完全に解重合された状態はもちろんのこと、一部のポリエステルのみ解重合され、まだ解重合されていないポリエステルが残っている状態も含むものである。この時使用するアルキレングリコール量は、前記ポリエステル廃棄物の重量の０．５〜２０重量倍とすることが好ましい。またこの際用いるアルキレングリコールとしてエチレングリコールを用いるのが好ましい。またこのときに用いる解重合触媒としては、アルカリ金属の炭酸塩、水酸化物、若しくは酢酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、水酸化物、若しくは酢酸塩、またはマンガン、若しくは亜鉛の酢酸塩よりなる群から少なくとも１種選ばれる化合物を用いるのが好ましい。該解重合反応槽には、解重合反応を促進させるために撹拌機や解重合反応槽の解重合反応液の自己循環ライン等が設置されていることが好ましい。本発明の除去方法は連続方式又は回分方式のいずれにも採用できる。
【００１７】
この解重合反応時において、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックのうち、解重合反応液に対して比重の小さいポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィンを主成分とする異種プラスチックが異物として液面近傍に浮遊する。ここで液面近傍とは気液界面からやや液中に入った領域まで含んでいることを表す。
【００１８】
これらの液面近傍に浮遊した異種プラスチックは、解重合反応槽の抜き出し口近くに集めた後、解重合反応槽外に抜き出すことにより除去する。異種プラスチックの解重合反応槽からの抜き出し口は、異種プラスチックを抜き出せれば、解重合反応槽の壁面であっても上部に設置されていてもよい。この除去については、解重合反応が完全に終了していない段階でも、異種プラスチックが充分に分離できるほど液面近傍に浮遊している状態、すなわち未反応のポリエステル廃棄物中のポリエステルが残存したスラリー状態であっても実施可能である。異種プラスチックの浮遊させる時間については、異種プラスチックの混入量にも影響を受け、異種プラスチックが充分に液面近傍に浮遊するとともに、異種プラスチックが肥大化しないよう適当な時間を設定する。具体的には５分〜２時間が好ましい。このような除去方法を採用することで、比重の小さい異種プラスチックを効率よく、また短時間で除去することが出来、リサイクル工程全体の処理速度の向上が期待できる。
【００１９】
また、解重合反応槽には解重合を効率的に行うために、元来解重合反応液全体が撹拌され、それによる液流が槽内に発生しているのが通常である。しかし本発明の除去方法を行うには、この液流とこれと異なる液流若しくは気流を共存させて解重合反応槽の抜き出し口近くに集める操作を行うことが好ましい。通常反応液全体を撹拌する液流とは、反応槽の底面に近いところに撹拌翼が設置され、反応槽の底面に留まっている反応液も効率よく撹拌されるようになっている。一方この液流と異なる液流若しくは気流とは特に限定はないが例えば以下のような方法が挙げられる。つまり反応槽の壁面に邪魔板を設置し、反応液全体を撹拌する液流が邪魔板により乱れ、その乱れにより発生した液流を利用する方法、また解重合反応槽内に別の撹拌翼を設置し、この撹拌により液表面近傍に流れを形成させ、撹拌機の回転速度、若しくは自己循環量の調整し発生する液流を利用する方法がある。また解重合反応槽に気泡を導入し、それにより発生する液流を利用する方法もある。また解重合反応槽外から気流、若しくは液流を解重合反応液中に投入する方法も有効な手段の１つである。このようにしてこれらの液流若しくは気流により解重合反応槽の液面近傍全体に広がっている異種プラスチックを抜き出し口近くに効率よく集めることが出来る。これらの手法によって挙げられる液流若しくは気流、すなわち邪魔板、撹拌、若しくは気泡により発生する液流、または該解重合反応槽の外部からの液流若しくは気流から少なくとも１種選ばれる液流若しくは気流であることが好ましい。
【００２０】
解重合反応槽表面全体に広がっている浮遊物を解重合反応槽の抜き出し口近くに集積させた後、続いて浮遊選別法等により除去する。この時の浮遊選別法としては従来から知られている方法から、任意に選択すればよく、例えば、液面上部の解重合反応液の汲み出し或いはオーバーフロー等の方法により浮遊物を解重合反応槽外に抜き出す。抜き出した比重の小さい異種プラスチックと解重合反応液を濾別などの方法により分離し、解重合反応液より比重の小さい異種プラスチックを解重合反応槽外、すなわちリサイクル工程外に廃棄物として抜き出す。一方一旦抜き出した解重合反応液は、ポリエステルの有効成分の回収及び廃棄物量低減のため、解重合反応等の工程に循環し再使用することが好ましい。
【００２１】
一方解重合反応槽内の解重合反応液全体を撹拌する液流を停止し、解重合反応液全体を撹拌する液流と異なる液流若しくは気流を発生させ、これにより解重合反応槽の抜き出し口近くに集める操作を行う手法を採用することもまた好ましい。異なる液流若しくは気流の発生させる手法としては前述と同様な手法が挙げられる。
【００２２】
【実施例】
［実施例１］
ポリエチレンテレフタレート５０部、ポリスチレン２部、ポリエチレン２部、エチレングリコール２００部と解重合触媒として炭酸ナトリウム１．５部を解重合反応槽に投入し、１００ｒｐｍで撹拌下、１８０℃で１時間保持した。この時点で投入したポリエチレンテレフタレートの一部は解重合反応し、未反応分は液中に浮遊した状態であり、ポリスチレン及びポリエチレンは液面に浮遊していた。あらかじめ解重合槽内に邪魔板を、その高さ方向の中央の位置が気液界面に一致するように設置しておき、更に回転数を５ｒｐｍまで低下させた。すると浮遊物を反応槽の抜き出し口近くに集めることができた。次に解重合反応槽の上部の解重合反応液を２０部抜出したところ、ポリスチレン及びポリエチレンは完全に抜出すことができた。また、抜き出しに要した時間は１０分であった。
【００２３】
［実施例２］
ポリエチレンテレフタレート５０部、ポリスチレン２部、ポリエチレン２部、エチレングリコール２００部と解重合触媒として炭酸ナトリウム１．５部を解重合反応槽に投入し、１００ｒｐｍで撹拌下、１８０℃で１時間保持した。この時点で、投入したポリエチレンテレフタレートの一部は解重合反応し、未反応分は液中に浮遊した状態であり、ポリスチレン及びポリエチレンは液面に浮遊していた。あらかじめ解重合槽内に邪魔板を、その高さ方向の中央の位置が気液界面に一致するように設置しておき、更に回転数を５ｒｐｍまで低下させた。すると浮遊物を反応槽の抜き出し口近くに集めることができた。次に解重合反応槽の上部の解重合反応液を３０部抜出したところ、ポリスチレン及びポリエチレンは完全に抜出すことができた。また、抜き出しに要した時間は１５分であった。
【００２４】
［比較例１］
実施例１と同様に、解重合反応物の仕込み及び解重合反応を実施したが、解重合反応槽内に邪魔板は設置しなかった。この状態で回転数を１０ｒｐｍに低下させたが、浮遊物は解重合反応液表面全体に広がった状態であった。解重合反応槽の上部の解重合反応液を５０部抜き出したが、ポリスチレン及びポリエチレンは１部しか抜き出せず、残りは解重合槽内に残存した。また、抜き出しに要した時間は２５分であり、時間を要した上にポリスチレン及びポリエチレンは完全に抜き出すことができなかった。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の除去方法によれば、ポリアルキレンテレフタレートを主成分として含有するポリエステル廃棄物からケミカルリサイクル法によりポリエステルの有効成分を回収する場合、ポリエステル廃棄物に含まれる異種プラスチックを効率良く解重合工程から除去することが可能である。その結果、ケミカルリサイクル工程内での異物によるトラブルを防止することができる。